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Embracing One Dimensional Semiconductor Nanostructures

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Neue Forschung an eindimensionalen Nanodrähten

Die Forschung an 1D-Nanostrukturen erhielt Aufschwung durch den Start eines EU-finanzierten Forschungsnetzes, das daran arbeitete, die Technologie vom Labor auf den Markt zu bringen.

Grundlagenforschung

1D-Halbleiter-Nanodrähte sind vielversprechende Bausteine für eine neue Generation elektronischer und optoelektronischer Geräte im Nanomaßstab. Ausgehend von ihren spezifischen optischen, elektronischen und magnetischen Eigenschaften sind sie ideale Kandidaten für ein breites Anwendungsspektrum, das die Bereiche Photovoltaiktechnik, Piezoelektrizität, Thermoelektrizität, Lithium-Ionen-Batterien, Feldeffekttransistoren, Lichtdetektoren, Licht emittierende Dioden (LEDs) und Laser umfasst. Das EU-finanzierte Projekt NANOEMBRACE (Embracing one dimensional semiconductor nanostructures) führte 10 akademische und 12 industrielle Forschungsteams zusammen. Es wurde eine Reihe miteinander verbundener Forschungsmaßnahmen zum kontrollierten Wachstum von 1D-Nanostrukturen, zur kontrollierten Modifikation der 1D-Nanostruktur-Zusammensetzung für die Bildung von Quantendraht-Heterostrukturen, zur zerstörungsfreien Charakterisierung von 1D-Nanostruktur-Anordnungen und zur Funktionalisierung und Verbindung von „as-grown“-1D-Nanostrukturen durchgeführt. Forscher experimentierten unter Verwendung verschiedener Substrate und Katalysatoren mit unterschiedlichen Methoden für die Züchtung von Halbleiter-Nanodrähten mit vordefinierter Form, Abmessung, Wachstumsrichtung, Kristallstruktur und Substratposition. Die Aktivitäten der Forscher reichten von der Untersuchung und Modellierung grundlegender Mechanismen des Nanodraht-Wachstums bis zur Fabrikation von Gerätemustern. Forscher entwickelten insbesondere eine multiskalige Plattformcharakterisierung zur Abbildung struktureller, elektrischer und optischer Eigenschaften von einzelnen Nanodrähten und Nanodrahtbündeln sowie von Nanodraht-basierten Geräten. Diese Maßnahme wurde durch hochauflösende Mikroskopie- und fortschrittliche optische Analysemethoden unterstützt. Die Funktionalisierung von 1D-Nanostrukturen war den Forschern dabei behilflich, auf den Erfolgen in den Bereichen Theorie, Wachstum und Charakterisierung aufzubauen, und neue Instrumente, Sensoren sowie optoelektronische und Energieumwandlungsgeräte zu demonstrieren. Unter Zuhilfenahme dieser beeindruckenden Eigenschaften der Nanodrähte demonstrierte das NANOEMBRACE-Team erfolgreich ein Nanodraht-basiertes Rasterwärmemikroskop mit hoher Sensitivität und hoher Auflösung, auf DNA-schablonierten Nanodrähten basierende organische Dampfsensoren, poröse Siliziummikroröhren im Nanomaßstab in einer LED-Architektur, Drucksensoren mit hoher Sensitivität für einen breiten dynamischen Bereich sowie Komponenten für eine Tandem-Solarzelle. Die Projektergebnisse waren dabei behilflich, die Nanodraht-Forschung und -Technologien stärker in das Bewusstsein zu rücken. Dies belegte die bloße Anzahl der Teilnehmer an den Projekt-Workshops und Konferenzen. Die Ergebnisse finden sich ebenfalls in zahlreichen Publikationen in renommierten Fachzeitschriften und auf der Projektwebseite wieder.

Schlüsselbegriffe

1D-Nanostrukturen, Halbleiter-Nanodrähte, optoelektronisch, LED, NANOEMBRACE

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